气候变化对河北水资源及承载力的影响

郝跃颖

（河北省衡水水文水资源勘测局，河北 衡水 053000）

气候变化对河北水资源及承载力的影响

郝跃颖

（河北省衡水水文水资源勘测局，河北 衡水 053000）

在全球气候变暖的大背景下，结合河北省30多年来的气候变化特征，分析探讨了河北省近年来的水资源变化情况，通过模型和理论计算得到了河北地区水资源承载力随气候变化的变化规律，并为当地社会经济的可持续发展提供了几点相对应的建议。

气候变化；水资源；承载力；可持续发展

河北省地处华北平原，是我国重要的棉粮油生产基地，也是我国水资源非常贫乏的省份之一，目前河北省水资源缺口量达到50亿～60亿m3。气候变化引起的水资源问题直接影响了河北省的工农业生产和社会经济可持续发展。高祺等［1］对河北地区1961～2006年的气候变化特征作出了分析，并探讨了其对候物的影响。刘芳圆等［2］以气温和降水为主要气候因子，分析了河北地区农业生产因气候变化产生的影响。晏美琼［3］分析了气候变化对我国水文水资源的影响结果，认为气候变化对陆地水资源有很大的影响。

本文在研究基础上，以近年来气候监测数据为依据，对河北省水资源的影响进行了分析，同时基于资源承载力模型，对水资源承载力的变化趋势进行了探讨，力求为当地社会经济的可持续发展提供理论依据。

1 河北省近年来气候变化特征

图1 1980～2014年年均气温走势

1.1 气温变化特征

河北省1980～2014年全省年平均气温的变化特征如图1。从图1可以看出，河北省的年平均气温整体呈动态波动的上升趋势。拟合结果显示，年均气温的倾向率达到了0．6℃/10a，可见最近30年气温增幅相当之快，其中21世纪之前的20年增幅较快，2000年相对于1980年增加了1．9℃，这可能与改革开放后国家大力发展工业经济，排放了大量二氧化碳有关。21世纪以来，随着政府对环境保护的逐步投入，河北地区的温度基本保持在一个动态平衡值，即11～12℃；2014年，河北省年均气温达到了1961年以来的最高值13℃。

1.2 年均日照时间变化特征

河北省近年来的年均日照小时数随年代的变化特征如图2。从图2可以看到，20世纪80年代，年均日照小时数2700h左右，而到了21世纪头10年，已降到了2400h，平均每10年降低100h，2011～2014年年均日照小时数已降至2356h，日照小时数的减少对农作物的生长造成了较大的影响。

图2 年均日照小时数变化特征

1.3 降水量变化特征

河北省1980～2014年年均降水量的变化特征如图3。从图3可以看到，近年来，降水量整体呈动态波动的减少趋势，平均每10年减少10mm。降水量的减少在一定程度上影响了河北地区的年可供水量，从而影响当地的社会经济发展。除了降水量的减少，其在年内的分配也大为不均，春夏秋冬四季的降水量分别占全年降水量的13%，69%，16%，2%，降水主要集中在7～8月，而近年来夏季降水量减少是全年降水量降低的主要原因。

图3 年均降水量变化特征

2 水资源变化特征

气候变化对水资源的影响较大，特别是年均降水量的减少更是直接影响到河北地区地表水量、地下水量及人均水资源量。图4给出了近10年来河北地区地表水、地下水及人均水资源量的变化特征。从图4（a）中可以看到，地表和地下水资源的变化趋势与降雨量的变化特征类似，均呈动态的减少趋势，这也表明了降水量对水资源量的影响程度。随着社会经济的发展、地下水超采及人口的不断增加，人类对水资源量的需求不断扩大，而气温的升高，加大了水量的蒸发，现有的水资源可利用量很难弥补人类对水资源的诉求，据统计，河北地区的地下水位呈逐年下降趋势，加剧了该地区的缺水局面。从图4（b）发现，人均水资源量与降水量密切相关，但与人口数量的增长也有关，人均水资源量在2004年为228m3，到了2014年人均水资源量不到130m3，下降速度很快，这对当地的社会生活带来了重大影响。

图4 水资源变化特征

3 水资源承载力分析

本文采用目标优化方法，建立起可反映衡水市水资源与社会、经济相互影响的数学计算模型［4］，即：

式中 Wrcc为最优条件下的区域水资源承载力；为区域水资源对所有用水对象的支持能力。

某一阶段科学技术水平下的水资源功效系数WU是一个定常数，那么在水资源量Wa一定的条件下，可以得到本区域水资源在此生活水平下能够承受的最大人口数量POP′i，即：

式中 Bi为n种水源对i对象的配水系数；ri为第i方面的理想人均需求量。当Wa、WU、r一定时，此时水资源系统的人口载量即为POP：

基于上述分析可得相对水资源承载指数RCI：

式中 Pa为某阶段区域的实际人口数量；Pk为该阶段区域水资源所能承载的最大人口数量。两者之比值即为水资源的承载指数RCI，可以作为评价该区域水资源的承载力状况。

依据上述理论计算得到了近10年来河北地区不同生活水平下的最大可承载人口数量如图5。从图5可以看出，如果以温饱水平要求，现有的水资源量可基本满足当前人口的需求；若以小康水平要求，只有在少数枯水年时不能达到需求，则只有在丰水年时才能满足于当前人口的需求；当以富裕水平作为标准时，则现有的水资源量难以满足当前人口的需要。

图5 不同生活水平下可承载最大人口数

为进一步分析评价水资源承载力，计算得到了各生活水平下的RCI，如图6。从图6可以看出，不论平水年还是枯水年，河北省水资源承载力均十分脆弱，只有在温饱情况下，才勉强不会超载（RCI＜1），其他情况下基本为超载情况，即不能达到水资源可持续发展的要求，若以目前全国基本步入小康生活水平而言，其RCI指数在2014年达到了1．3，表明了河北省水资源情况的紧迫性，必须采取有效措施以应对当前状况。

图6 不同生活水平RCI指数

4 建议及措施

为应对目前河北省水资源短缺和不可持续发展的状况，提高水资源承载力，可采取以下措施：①进行“开源节流”；②调整产业结构；③完善水利法律法规，健全水法体系；④积极向社会宣传水资源紧缺形式；⑤保护好现有的水资源，避免其遭受污染；⑥降低城市自来水管网跑、冒、滴、漏的现象，减少输水过程中的水资源浪费。

5 结语

（1）河北省近几十年来的年均温度呈波动上升趋势，年均日照小时数及降水量则呈逐渐减小的特征，表明了该地区气候恶化的整体趋势。

（2）河北地区地表、地下及人均水资源量呈整体降低趋势，这与降水量减少、人口增加及社会发展相关。

（3）目前，河北地区的水资源量仅能满足温饱生活水平，在小康和富裕水平下，RCI指数基本大于1，即呈超载情况。

［1］高祺，车少静，韩军彩．河北省气候变化特征及其对物候的影响［J］．安徽农业科学，2010，38（32）：18319-18323．

［2］刘芳圆，肖嗣荣，刘寒，等．河北地区气候变化及其对农业的影响［J］．地理与地理信息科学，2014，30（4）：122-126．

［3］晏美琼．气候变化对陆地水文水资源影响的研究与进展［A］．云南省水利学会2015年度学术年会论文集［C］．2015．

［4］赵彦红．河北省水环境现状及水环境承载力研究［D］．石家庄：河北师范大学，2005．

（责任编辑：尹健婷）

Effects of climate change on water resources and carrying capacity of Hebei

HAO Yue-ying
（Hengshui Provincial Bureau of Hydrology and Water Resource，Hengshui 053000，China）

According the climating change characteristics of Hebei Province over the past 30 years in the background of global warming， this paper analyzes the recent change of water resources in Hebei Province．Through the model and theoretical calculation，the variation law of water resources carrying capacity with climate change in Hebei area is obtained，and some corresponding suggestions is provided for the sustainable development of local social economy．

climate change；water resources；carrying capacity；sustainable development

TV211；V213．4

：B

：1672-9900（2017）02-0044-04

2017-02-09

郝跃颖（1982-），女（汉族），河北保定人，工程师，主要从事水文水资源研究与分析工作，（Tel）18931636269。